כשהקדמונים הביטו בשמיים הם ראו מאורות: השמש (המאור הגדול), הירח (המאור הקטן) והכוכבים - נקודות אור חיוורות בשמי הלילה. רוב הנקודות האלה עמדו במקום קבוע, בתבניות סדורות כמו ״הדובה הגדולה״, שביל החלב או המזלות. אבל אחדים מהם עשו דבר מוזר - הם נעו ברקיע במחזורים סדירים. הרומאים קראו להם על שם האלים: אלת האהבה ונוס, אל המלחמה מרס, אבי האלים יופיטר ואחרים. אלה הם כוכבי הלכת, והיום אנו יודעים שהם חלק ממערכת של גופים שחגים סביב השמש שלנו. בסך הכול יש שמונה כאלה, ולכבוד חג האורים אנו מזמינים אתכם לסיור בשמונת המאורות ובשַׁמָּשׁ השֶׁמֶשׁ שמאירה על כולם.
שַׁמָּשׁ: השֶׁמֶשׁ
השמש היא הכוכב שסביבו אנחנו חגים, והמקור לאור שנחוץ לקיום חיים על פני כדור הארץ. השמש שלנו היא כוכב די ממוצע במונחים אסטרונומיים: המסה שלה היא כשני מיליארד מיליארדי מיליארדי טונות (2x10^30 קילוגרם), פי 330 אלף מכדור הארץ, והיא עשויה בעיקר ממימן. הרדיוס שלה הוא כ-700 אלף קילומטר, פי 109 מרדיוס כדור הארץ, והטמפרטורה על פניה היא כ-5,500 מעלות צלזיוס. כמו כדור הארץ וכוכבי הלכת האחרים, גם השמש חגה סביב צירה. מכיוון שהשמש אינה מוצקה, אלא מורכבת מפלזמה, מהירות הסיבוב שלה אינה אחידה ומשתנה בהתאם לקו הרוחב, קצת כמו נוזל סמיך שבוחשים אותו. באזור קו המשווה היא משלימה סיבוב תוך כ-24 ימים, ובקטבים רק תוך כ-38 ימים.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
מחשב, צייר לי כבשה
המשי החזק ביותר
למה אנחנו מתמתחים בבוקר?
לעיתים רואים על פני השמש כתמים כהים. אלו הם אזורים פחות חמים מסביבתם, שנובעים ממערבולות בשדה המגנטי של השמש. מספר כתמי השמש ומידת הכהות שלהם משתנים במחזור לא סדיר של כ-11 שנה בממוצע. למחזור השמש השפעה על כדור הארץ, שכן בתקופות של פעילות מגנטית מוגברת נפלטים לחלל חלקיקים טעונים רבים יותר. החלקיקים האלה, שיוצרים את התופעה המכונה "זוהר הקוטב", עלולים לגרום הפרעות בתקשורת הרדיו, ואף ייתכן שיש להם השפעה על האקלים בכדור הארץ.
השמש היא כוכב סדרה ראשית - כוכב שנמצא בשלב היציב של חייו. כוכב הוא גרם שמיים כדורי גזי, שהכבידה מחזיקה אותו בגוש אחד. החומר בכוכב חם עד כדי כך שאלקטרונים רבים מתנתקים מגרעיני האטומים, בתהליך שנקרא "יינון", ולכן הכוכב מכיל הרבה חלקיקים טעונים. הגז המיונן הזה, המכונה "פלזמה", הוא אחד מארבעת מצבי הצבירה של החומר, לצד מוצק, נוזל וגז "רגיל".
כדי שהכוכב לא יקרוס לתוך עצמו בהשפעת הכבידה העצמית שלו, צריך להיווצר בליבה שלו לחץ חזק שיתנגד לקריסה. בשלב היציב של חיי הכוכב מתרחש בליבתו תהליך של היתוך גרעיני, שבו מימן הופך להליום. האנרגיה הרבה שנפלטת בזמן ההיתוך מספקת את הלחץ ששומר את הכוכב בשיווי משקל.
השמש שלנו נמצאת בערך באמצע שלב החיים היציב שלה – היא נוצרה לפני כ-4.6 מיליארד שנה, ועתידה לכלות את מלאי המימן בליבה שלה בעוד כ-5 מיליארד שנה. כשזה יקרה, השמש תאבד את שיווי המשקל ותהפוך לענק אדום – כוכב עצום ממדים וקר. מעטפת השמש תתנפח והרדיוס שלה יגדל בערך עד למרחק הנוכחי בין השמש לכדור הארץ. בתהליך הזה ייבלעו בה כנראה שני כוכבי הלכת הקרובים אליה ביותר – חמה ונוגה – ואולי גם כדור הארץ. לחלופין, ייתכן שכדור הארץ יעבור למסלול מרוחק וקר יותר, בהשפעת אובדן המסה של השמש, שתחליש את הכבידה שלה.
בסוף התהליך תשיל השמש את המעטפת שלה, מרבית המסה שלה תידחס לכדור בגודל של כדור הארץ, והיא תהפוך לננס לבן. ננסים לבנים אינם מייצרים אנרגיה בליבה, אלא פולטים אנרגיית חום ומתקררים אט-אט במשך מיליארדי שנים. זהו הגורל המצפה ליותר מ-95 אחוז מהכוכבים ביקום.
שליחינו אל השמש: הגשושיות הראשונות שחקרו את השמש מהחלל היו פיוניר 6, 7, 8, ו-9, ששוגרו בין 1959 ל-1968, וחקרו את רוח השמש – שטף של חלקיקים שנפלטים מהשמש בעוצמה לא קבועה – ואת השדה המגנטי שלה.
אחת ממשימות החלל המרכזיות לחקר השמש היא הגשושית סוהו (SOHO, ראשי התיבות של "מצפה מרחב השמש" באנגלית), ששיגרו סוכנות החלל האירופית ונאס"א ב-1995. הגשושית מקיפה את השמש במסלול במרחק של כ-1.5 מיליון קילומטר מכדור הארץ. המיקום הזה נקרא נקודת לגראנז' 1 – מיקום בחלל שבו השפעות הכבידה של השמש ושל כדור הארץ על החללית משתוות בדיוק, כך שהיא יכולה להישאר במקום קבוע יחסית לשני הגופים החלליים הכבדים, בלי שכדור הארץ או הירח יסתירו ממנה את השמש. סוהו חוקרת את השכבות החיצוניות של השמש, את המבנה הפנימי שלה ואת רוח השמש. במקור היא תוכננה לפעול שנתיים בלבד, אך היא ממשיכה לחקור את השמש גם כיום.
הגשושית יוליסס של סוכנות החלל האירופית, ששוגרה ב-1990, חקרה את הקטבים של השמש; הגשושית ג'נסיס של נאס"א, ששוגרה ב-2001, אספה דגימות מרוח השמש והביאה אותן לכדור הארץ. בשנים האחרונות שוגרו עוד כמה גשושיות נוספות לחקר השמש, והן נמצאות כעת בדרכן אליה.
נר ראשון: כוכב חמה
חמה (מרקורי) הוא כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש - הקפה מלאה שלו סביב השמש, כלומר שנת חמה אחת, נמשכת כ-88 יום בלבד. מסלולו סביב השמש אליפטי יותר מזה של כדור הארץ, כך שמרחקו מהשמש נע בין שליש לכמעט מחצית המרחק של כדור הארץ מהשמש.
חמה הוא גם כוכב הלכת הקטן ביותר במערכת השמש: הרדיוס שלו גדול פי 1.4 בלבד מרדיוס הירח ועומד על כ-2,400 קילומטר. אם אסטרונאוט שמשקלו על כדור הארץ הוא 80 קילוגרם ישקול את עצמו על פני כוכב חמה, מחוג המאזניים יצביע על כ-30 קילוגרם בלבד. ההבדל נובע מכך שהמסה של חמה קטנה פי 18 והרדיוס שלו קטן פי 2.6 מאלה של כדור הארץ, ולכן כוח המשיכה שירגיש האסטרונאוט על פניו קטן פי 2.6 מאשר בכדור הארץ. צפיפותו של כוכב חמה היא השנייה בגודלה מבין כוכבי הלכת במערכת השמש, אחרי כדור הארץ, עדות לכך שבמרכזו קיימת ליבת ברזל גדולה.
כוכב חמה מסתובב לאט מאוד סביב צירו: הוא משלים סיבוב ב-58.7 ימים – שני שלישים ממשך השנה שלו. הסיבוב העצמי והקפת השמש מתרחשים במקביל, ולכן משך הזמן הדרוש להשלמת סיבוב עצמי ביחס לכוכבים הרחוקים ("יממה כוכבית") שונה מהזמן הדרוש להשלמת סיבוב עצמי ביחס לשמש ("יממה שמשית"). היממה השמשית מוגדרת לפי פרק הזמן שבין צוהרי יום אחד למשנהו: הזמן שייקח לשמש להגיע שוב לנקודה הגבוהה ביותר בשמיים. בכדור הארץ, למשל, ההבדל בין זמן הסיבוב העצמי לבין משך היממה הוא כארבע דקות בלבד. לעומת זאת, אם האסטרונאוט ינחת על כוכב חמה בדיוק בשעת הזריחה באתר הנחיתה שלו, הוא ייאלץ לחכות כשנתיים בזמן-חמה, כלומר 176 ימי ארץ, עד שיזכה לראות את השמש זורחת שוב. זהו כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שלנו שבו היממה – משך הזמן שבו כוכב הלכת משלים סיבוב סביב עצמו ביחס לשמש – ארוכה מהשנה.
לחמה אין כמעט אטמוספרה, ולכן חום השמש לא נאגר בו היטב. כתוצאה מכך וממשך הסיבוב הארוך שלו סביב צירו, נוצר הפרש טמפרטורות קיצוני בין שני צידי כוכב הלכת. הטמפרטורה על פניו נעה בין 430 מעלות צלזיוס ביום ל-170 מעלות צלזיוס מתחת לאפס בלילה – לא מקום נעים לטיול.
לחמה אין ירחים כלל. ציר הסיבוב של כוכב חמה נוטה ב-0.03 מעלות בלבד ביחס לניצב המאונך למישור הסיבוב שלו סביב השמש. לשם השוואה, נטיית כדור הארץ היא כ-23.4 מעלות. כתוצאה מכך, אין בכוכב חמה עונות שנה מובחנות כמו בכדור הארץ.
כוכב הלכת שלא היה
בשנת 1859 הבחין החוקר הצרפתי אורבן לה-ורייה (Urbain Le Verrier) שמסלולו המשתנה של כוכב חמה אינו מתאים למה שחזתה הפיזיקה הקלאסית. כפתרון לתעלומה הוא שיער את קיומו של כוכב לכת נוסף, קרוב יותר לשמש, שמשפיע על תנועתו של חמה. כוכב הלכת המשוער, שזכה לשם "ווּלקן" (Vulcan), לא התגלה מעולם. רק בתחילת המאה ה-20, עם פרסומה של תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין, התברר שהתיאוריה החדשה מסבירה היטב את תנועתו של כוכב חמה, בלי צורך בכוכב לכת נוסף.
שליחינו אל כוכב חמה: עד כה שתי גשושיות חקרו את כוכב חמה: מארינר 10 של נאס"א חלפה שלוש פעמים על פני כוכב חמה בשנים 1975-1974 והתקרבה עד למרחק של 330 קילומטר מפני כוכב הלכת. הגשושית מסנג'ר של נאס"א חלפה על פני כוכב הלכת שלוש פעמים בשנים 2009-2008, נכנסה למסלול אליפטי סביבו ב-2011 וחקרה אותו עד שנשלחה להתרסק על פניו ב-2015. בין השאר גילתה מסנג'ר מים על פני חמה, וכן ראיות שמעידות על פעילות געשית שהתרחשה שם בעבר.
הגשושית הבאה, בפי-קולומבו (BepiColombo), של סוכנות החלל האירופית וסוכנות החלל היפנית, שוגרה בשנת 2018 וצפויה להתחיל לחקור את כוכב חמה בסוף שנת 2025. משימתה העיקרית תהיה לחקור את השדה המגנטי ואת פני השטח של כוכב הלכת, כדי להבין איך הוא התפתח קרוב לשמש, מהו הרכבו הכימי והגיאולוגי, ומהן תכונות השדה המגנטי שלו.
נראה לאחרונה ב..: בשל קרבתו הרבה של כוכב חמה לשמש, הוא זורח ושוקע כמעט יחד איתה, ולכן קשה לצפות בו מכדור הארץ. אפשר לעיתים לחזות בו קרוב לאופק, סמוך לשעת הזריחה או השקיעה.
נר שני: נוגה
נוגה (ונוס) הוא כוכב הלכת השני במרחקו מהשמש, ומסלולו הוא הקרוב ביותר לכדור הארץ. הוא גם כוכב הלכת הדומה ביותר בגודלו ובהרכבו הכימי לכדור הארץ. הרדיוס שלו הוא כ-6,000 קילומטר, 5 אחוזים בלבד פחות מזה של כדור הארץ. המסה שלו קטנה פי 1.2 וכוח המשיכה שלו קטן פי 1.1 מאלה של כדור הארץ. כלומר, אם האסטרונאוט שלנו ישקול את עצמו על נוגה, מחוג המאזניים יצביע על כ-72 קילוגרם.
הקפה מלאה של נוגה סביב השמש נמשכת כ-225 יום במסלול מעגלי כמעט לגמרי, ומרחקו מהשמש הוא כ-72 אחוז מהמרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש. זמן הסיבוב העצמי שלו ביחס לכוכבים הרחוקים הוא כ-243 יום. בניגוד לכדור הארץ ולשאר כוכבי הלכת במערכת השמש (פרט לאורנוס), נוגה חג סביב עצמו בכיוון ההפוך, כך שהשמש זורחת בו במערב ושוקעת במזרח. כמו בכוכב חמה, מכיוון שתנועות הסיבוב העצמי וההקפה סביב השמש מתרחשות במקביל, גם בנוגה משך היממה השמשית – כלומר פרק הזמן החולף בין זריחה לזריחה (או בין צוהריים לצוהריים) – שונה משמעותית מזמן הסיבוב העצמי שלו. אם אסטרונאוט יעמוד על נוגה בשעת הזריחה, יחלפו כ-117 יום עד לזריחת השמש הבאה, כמחצית מהזמן שנדרש לו כדי להקיף את השמש.
למרות הדמיון הרב לכדור הארץ בגודל ובהרכב הכימי, אסטרונאוט שינסה לנחות על נוגה לא ישרוד: לנוגה פני שטח געשיים ואטמוספרה צפופה בלחץ גבוה מאוד, המורכבת בעיקר מפחמן דו-חמצני ומענני חומצה גופרתית. קרבתו של נוגה לשמש ואפקט החממה הקיצוני שיוצרת האטמוספרה הופכים אותו לכוכב הלכת החם ביותר במערכת השמש, עם טמפרטורה של יותר מ-450 מעלות צלזיוס. לנוגה אין ירחים כלל.
שליחינו אל נוגה: חלליות רבות נשלחו אל נוגה במשך השנים. כבר בשנת 1961 שיגרה ברית המועצות לנוגה את החללית ונרה 1, שהייתה הגשושית הראשונה ששלח האדם לכוכב לכת אחר במערכת השמש. אך המשימה נכשלה כשהקשר איתה אבד כעבור שבוע, הרבה לפני שהגיעה אל יעדה.
שנה לאחר מכן, ב-14 בדצמבר 1962, חלפה הגשושית מארינר 2 במרחק של כ-35 אלף קילומטר בלבד מפני נוגה, ומדדה לראשונה את טמפרטורת פני השטח הגבוהה של כוכב הלכת. כך נסתם הגולל על התקווה למצוא בנוגה חיים דומים לאלה שאנו מכירים בכדור הארץ.
ב-1966 הייתה ונרה 3 הסובייטית הגשושית הראשונה שחדרה אל האטמוספרה של כוכב לכת אחר והראשונה שהתרסקה על פניו. למרבה הצער היא לא הצליחה לשדר מידע בחזרה. שנה לאחר מכן תיקנה ונרה 4 את המצב, כשהחזירה מדידות מדויקות מהאטמוספרה של נוגה. היא גילתה שטמפרטורת פני השטח חמה אף יותר משהעריכה מארינר 2, ושהאטמוספרה צפופה במיוחד וש-95 אחוז ממנה מורכב מפחמן דו-חמצני.
ב-1970 צלחה ונרה 7 הסובייטית אתגר משמעותי נוסף כשהצליחה לנחות לראשונה בשלום על פני כוכב לכת שכן ושידרה נתונים מפורטים מנוגה לכדור הארץ. נכון לעכשיו החללית היפנית אקטסוקי – "שחר" ביפנית – החוקרת את האטמוספרה של נוגה, היא הגשושית הפעילה היחידה שחוקרת את כוכב הלכת.
נראה לאחרונה ב..: נוגה מקיף את השמש במסלול פנימי יותר ממסלול כדור הארץ, ולכן הוא תמיד נראה קרוב אליה. על כן אפשר לצפות בו סמוך לזריחה או לשקיעה, דבר שזיכה אותו בעבר בכינויים "כוכב השחר" ו"כוכב הערב". בחלק מהתרבויות הקדומות אף חשבו שאלה שני כוכבים שונים. קרבתו הרבה לשמש ולכדור הארץ הופכת אותו לגוף הבהיר ביותר בשמי כדור הארץ אחרי השמש והירח.
נר שלישי: כדור הארץ
כדור הארץ (Earth) הוא כוכב הלכת השלישי במרחקו מהשמש, וגרם השמיים היחיד שאנו יודעים כי מתקיימים עליו חיים. הרדיוס שלו הוא כ-6,400 קילומטר ומסתו היא כשישה אלף מיליארד מילארד טונות (6x10^24 קילוגרם), או 3 מיליוניות ממסת השמש. הקפה מלאה של כדור הארץ סביב השמש נמשכת כ-365 יום במסלול אליפטי במקצת, ומרחקו ממנה נע בין 147 ל-152 מיליון קילומטר. זמן הסיבוב העצמי שלו הוא כ-23 שעות ו-56 דקות ביחס לכוכבים הרחוקים, או יממה אחת בדיוק (24 שעות) ביחס לשמש.
כדור הארץ הוא הגדול מבין כוכבי הלכת הסלעיים, והצפוף מבין כוכבי הלכת במערכת השמש. צורתו היא כדור פחוס בקטבים, עיוות הנובע מהסיבוב סביב צירו. הוא מורכב מליבה – גלעין פנימי מוצק, שעשיר כנראה בברזל, ומעליו גלעין חיצוני נוזלי. התנועה של ליבת הברזל הנוזלית, שמסתובבת יחד עם כדור הארץ, יוצרת את השדה המגנטי שלו. השדה המגנטי החזק בולם את הגעתם של חלקיקים טעונים מרוח השמש, ומסייע כך להגן על היצורים החיים בכדור הארץ.
מעל לגלעין נמצאת מעטפת סלעית. הטמפרטורה והלחץ בשכבה העליונה של המעטפת הופכים את הסלע לנוזל צמיג שנקרא מַגְמה. מעל למעטפת נמצא קרום סלעי, שעוביו נע בין שישה קילומטרים מתחת לאוקיינוסים ל-50-30 קילומטר ביבשה. הקרום אינו עשוי מקשה אחת, אלא שבור לחלקים המכונים "לוחות טקטוניים". הסדקים בקרום ותנועת הלוחות הטקטוניים על פני השכבה העליונה של המעטפת הם האחראים ליצירת רכסי הרים, פעילות געשית ורעידות אדמה.
מעל לקרום יש אטמוספרה עשירה בחנקן (כ-78 אחוז), ובחמצן (כ-21 אחוז). האטמוספרה של כדור הארץ בולעת קרינה אלקטרומגנטית באורכי גל רבים המגיעה מהחלל, ובכלל זה קרינת גמא, רנטגן, קרינה על-סגולה, תת-אדומה וקרינת מיקרוגל. גם תהליך הסינון הזה מקל על קיומם של החיים כפי שאנו מכירים אותם.
הבליעה האטמוספרית בתחום התת-אדום יוצרת אפקט חממה: אור שמש באורכי גל קצרים חודר את האטמוספרה ומחמם את כדור הארץ, אך קרינת החום הנפלטת בתגובה בתחום התת-אדום אינה יכולה לצאת לחלל מבעד לאטמוספרה. אפקט החממה שומר על טמפרטורה גבוהה יחסית בכדור הארץ ומאזן בין טמפרטורות היום והלילה.
ציר הסיבוב של כדור הארץ נוטה בכ-23.4 מעלות מהניצב המאונך למישור הסיבוב שלו סביב השמש. הנטייה הזו אחראית לקיומן של עונות שנה בכדור הארץ, מכיוון שהזווית שבה האור מגיע מהשמש לכל נקודה על פניו משתנה מחודש לחודש, וכך גם היחס בין שעות היום והלילה.
לכדור הארץ יש ירח אחד, במרחק של כ-380 אלף קילומטר ממנו. זהו גרם השמים היחיד מחוץ לכדור הארץ שאליו הגיע האדם עד כה. מסתו של הירח היא כמאית ממסת כדור הארץ, ורדיוסו הוא כשליש מרדיוס כדור הארץ.
כדור הארץ נוצר לפני כ-4.6 מיליארד שנה, עם היווצרות מערכת השמש. רק כמיליארד שנה לאחר מכן, החלו להתפתח בו חיים. האדם המודרני הופיע לראשונה לפני כ-250 אלף שנה בלבד, כ-3.5 מיליארד שנה אחרי הופעת היצור החי הראשון.
נר רביעי: מאדים
מאדים (מרס) הוא כוכב הלכת הרביעי במרחקו מהשמש, וכוכב הלכת הסלעי הרחוק ביותר ממנה. הקפה מלאה של מאדים סביב השמש נמשכת כ-687 יום במסלול אליפטי במקצת, ומרחקו ממנה נע סביב פי 1.4 לפי 1.7 מהמרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש. הרדיוס שלו הוא כ-3,400 קילומטר, קצת יותר ממחצית הרדיוס של כדור הארץ. המסה שלו קטנה פי 9.3 וכוח המשיכה שלו קטן פי 2.6 מאלה של כדור הארץ. כלומר אם האסטרונאוט ישקול את עצמו על מאדים, מחוג המאזניים יצביע על כ-30 קילוגרם. זמן הסיבוב העצמי שלו דומה לזה של כדור הארץ – קצת יותר מ-24 שעות.
פני השטח של מאדים עשירים בברזל מחומצן (חלודה). זאת הסיבה לצבעו האדמדם של כוכב הלכת, שזיכה אותו בשם העברי "מאדים". גם באנגלית ובשפות אחרות קיבל שמו השראה מהצבע האדום, המסמל דם, והוא נקרא "מרס" על שם אל המלחמה במיתולוגיה הרומית.
הקטבים של מאדים מכוסים בכיפות קרח שעשויות ממים ומפחמן דו-חמצני ("קרח יבש"). קרח נמצא גם במקומות נוספים מתחת לפני השטח של כוכב הלכת. ערוצי נחלים יבשים ומינרלים שנוצרים בנוכחות מים נוזלים מעידים כי בעבר זרמו במאדים מים נוזליים. הטמפרטורה על פניו נעה בין 20 מעלות צלזיוס ל-150 מעלות מתחת לאפס.
האטמוספרה של מאדים דלילה לעומת אלה של כדור הארץ ונוגה, ומורכבת בעיקר מפחמן דו-חמצני. צבע השמים במאדים הוא ורדרד-חום-צהבהב, משום שהאטמוספרה שלו מכילה הרבה חלקיקי אבק גדולים, שמפזרים היטב אור אדום – ולא כחול, כמו שעושה האטמוספרה בכדור הארץ. דווקא בשעות הזריחה והשקיעה עוטים שמי מאדים גוונים תכלכלים.
למאדים שני ירחים קטנים לא כדוריים שנקראים פובוס ודימוס על שם אלי הפחד והאימה במיתולוגיה היוונית, שהיו בניו של אל המלחמה ארס (מקבילו של מרס במיתולוגיה הרומית). אסטרונומים משערים שהירחים הללו היו במקור אסטרואידים שנלכדו בכוח המשיכה של כוכב הלכת.
שליחינו אל מאדים: התקווה למצוא ראיות לקיומם של חיים חד-תאיים פשוטים במאדים בעבר, ולצידה התקווה לייסד בו מושבה אנושית בעתיד, הפכו את מאדים לכוכב הלכת הנחקר ביותר במערכת השמש. סוכנויות החלל של ארצות הברית, ברית המועצות, האיחוד האירופי, הודו, איחוד האמירויות וסין, שלחו אליו עשרות חלליות לא מאוישות במשך השנים.
הגשושית הראשונה שהגיעה לסביבת מאדים הייתה מארינר 4 של נאס"א, ששוגרה בנובמבר 1964. ב-15 ביולי 1965 היא הגיעה למרחק של כ-9,800 קילומטר מכוכב הלכת ושידרה לכדור הארץ את התמונות הראשונות של כוכב לכת אחר. לאחר שש שנים וחצי הצליחה החללית הסובייטית מרס 3 להנחית לראשונה נחתת על קרקע מאדים, אך היא חדלה לפעול כעבור 110 שניות בלבד.
בשנת 2004 גילו רכבי השטח ספיריט ואופורטיוניטי סימנים לקיומם של מים זורמים על פני מאדים בעבר. כיום נמצאות על מאדים שש גשושיות פעילות, ושמונה נוספות מקיפות אותו בחלל. גשושיות נוספות מתוכננות להישלח למאדים בשנים הקרובות, אולם השלב הבא בחקר מאדים צפוי לכלול שליחת משימה מאוישת אל כוכב הלכת. נכון להיום, ארצות הברית, סין וכמה חברות פרטיות – ובראשן ספייס-אקס – פועלות לשגר משימה כזאת כבר בעשור הבא.
נראה לאחרונה ב..: מאדים נראה בשמי כדור הארץ ככוכב בהיר אדמדם. בהירותו משתנה לאורך מסלולו סביב השמש, ומגיעה לשיא אחת לשנתיים, אז הוא נראה בהיר יותר מכל גרמי השמיים האחרים זולת השמש, הירח ונוגה.
נר חמישי: צדק
צדק (יופיטר) הוא כוכב הלכת החמישי במרחקו מהשמש, והענק הגזי הקרוב ביותר אליה. זהו כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש, והרדיוס שלו מגיע לכ-70 אלף קילומטר, כמעט פי 11 מרדיוס כדור הארץ. המסה שלו גדולה כמעט פי 318 מזאת של כדור הארץ, ועומדת על כאלפית ממסת השמש – פי 2.5 מהמסה של כל שאר כוכבי הלכת במערכת השמש יחד. כוח המשיכה שעל פניו גדול פי 2.5 מזה של כדור הארץ. כלומר אילו האסטרונאוט שלנו היה יכול לעמוד על פני צדק ולשקול את עצמו שם, מחוג המאזניים היה מצביע על כ-202 קילוגרם.
הקפה מלאה של צדק סביב השמש נמשכת כ-11.9 שנים במסלול אליפטי במקצת, ומרחקו ממנה גדול פי 5.5-5 מהמרחק של כדור הארץ מהשמש. זמן הסיבוב שלו סביב עצמו הוא כעשר שעות.
צדק הוא ענק גזי – כוכב לכת גדול שעשוי בעיקר מגז – ומשערים שיש לו ליבה סלעית קטנה. מעל לליבה המוצקה מצויה שכבת מימן נוזלי, שנמצא במצב צבירה נדיר שמאפשר לו להוליך חשמל. בעקבות זאת יש לצדק שדה מגנטי רב עוצמה, שחזק בערך פי עשרה מהשדה המגנטי של כדור הארץ.
מעל שכבת המימן הנוזלי משתרעת אטמוספרה שעשויה בעיקר ממולקולות מימן. האטמוספרה של צדק נראית כאילו היא עשויה מרצועות נבדלות בצבעים שונים, דבר שנובע מכיווני הרוחות על פניו ומהרכב כימי שונה מעט שיש לכל רצועה. הכתם האדום הגדול המפורסם של צדק, שגילה האסטרונום האיטלקי ג'ובאני דומניקו קסיני (Cassini) ב-1665, הוא אזור של סופה בלחץ אטמוספרי גבוה.
לצדק יש מערכת מרובת ירחים – עד כה התגלו כ-80 מהם. רובם קטנים מאוד, בקוטר של פחות מעשרה קילומטרים, מסלולם אליפטי והם היו כנראה אסטרואידים קטנים שנלכדו בכוח המשיכה של כוכב הלכת. ארבעת הירחים הגדולים ביותר – איו, אירופה, גנימד וקליסטו – מכונים "הירחים הגליליאניים" כי גלילאו גליליי גילה אותם ראשון בשנת 1610 בעזרת הטלסקופ שבנה לעצמו. גילוים סתר את התפיסה האסטרונומית השלטת בימים ההם, שגרסה כי כל גרמי השמיים מסתובבים מסביב לכדור הארץ. איו, הירח הקרוב ביותר לצדק מביניהם, הוא העצם הפעיל ביותר מבחינה געשית במערכת השמש.
שליחינו אל צדק: בדצמבר 1973 חלפה החללית פיוניר של נאס"א, במרחק של 130 אלף קילומטר מצדק, ושלחה לכדור הארץ עשר תמונות ראשונות שלו. ב-1979 גילו החלליות וויאג'ר 1 ו-2 שנוסף על הירחים, יש לצדק טבעות דלילות, שעשויות בעיקר מחלקיקים מיקרוסקופיים.
החללית הראשונה שהקיפה את צדק הייתה גלילאו, שחגה סביבו קרוב לשמונה שנים, מסוף 1995 והלאה. גלילאו צילמה וחקרה את צדק ואת ירחיו, וגילתה בין השאר סימנים לכך שעשויים להיות מים מתחת למעטה הקרח של הירח אירופה. בסוף תקופת המחקר הוחלט לרסק את הגשושית על צדק, כדי לא לזהם את הירח אירופה בחיידקים ארציים במקרה שהגשושית תתנגש בו. כיום מקיפה את צדק הגשושית האמריקנית ג'ונו, שהגיעה אליו ב-2016. מטרת הגשושית היא להבין טוב יותר איך צדק נוצר והתפתח בראשית ימיה של מערכת השמש.
נראה לאחרונה ב..: קל להבחין בצדק: זהו כוכב לבן ובהיר בשמיים. בעזרת משקפת טובה ניתן אף להבחין בארבעת הירחים הגליליאניים.
נר שישי: שבתאי
שבתאי (סטורן) הוא כוכב הלכת השישי במרחקו מהשמש. הקפה מלאה של שבתאי סביב השמש נמשכת כ-29.5 שנים במסלול אליפטי במקצת, ומרחקו ממנה גדול פי 10-9 מהמרחק של כדור הארץ מהשמש. הרדיוס שלו ללא הטבעות הוא כ-58 אלף קילומטר, פי 9.1 מרדיוס כדור הארץ, והמסה שלו גדולה פי 95 מזו של כדור הארץ. מכאן שהצפיפות שלו קטנה פי שמונה, וכוח המשיכה שלו גדול פי 1.1 מאלה של כדור הארץ. כלומר, אם אסטרונאוט ששוקל 80 קילוגרם בכדור הארץ היה יכול לעמוד על פני שבתאי ולשקול את עצמו שם, מחוג המאזניים היה מצביע על כ-85 קילוגרם.
שבתאי הוא כוכב הלכת בעל הצפיפות הנמוכה ביותר במערכת השמש – צפיפותו נמוכה מזו של מים: אילו יכולנו לטבול את שבתאי באמבט מים ענקי, הוא היה צף על פניהם. זמן הסיבוב שלו סביב עצמו הוא כעשר שעות וחצי.
בדומה לצדק, גם שבתאי הוא ענק גזי. במרכזו נמצאת כנראה ליבה סלעית, שעל גביה שכבה עבה של מימן נוזלי, ומעליה אטמוספרה המורכבת בעיקר ממימן. כמו בצדק, גם באטמוספרה של שבתאי יש רצועות רחבות שנובעות מהרוחות על פניו, אם כי ההפרדה ביניהן פחות ברורה מהרצועות של צדק.
שבתאי מפורסם במיוחד במערכת הטבעות המרשימה שלו, שמקיפות אותו בחלל סביב קו המשווה שלו. הטבעות עשויות בעיקר מחלקיקי קרח קטנים ומאי אלו סלעים, שגודלם נע בין מילימטרים למטרים אחדים. הטבעות דקות מאוד לעומת גודלו של כוכב הלכת, ועוביין אינו עולה על כקילומטר אחד.
גם לשבתאי יש ירחים רבים – עד כה התגלו 83. למעלה מ-90 אחוז מהמסה של כל הירחים והטבעות המקיפים את שבתאי נמצאת בגדול שבהם, טיטאן, שהוא הירח השני בגודלו במערכת השמש, אחרי גנימד, מירחיו של צדק. אנקלדוס, הירח השישי בגודלו של שבתאי, מכוסה קרח ויש בו פעילות געשית. גשושית המחקר קסיני גילתה התפרצויות של אדים מתוך הקרח עקב פעילות הידרותרמית וסימנים לקיומן של תרכובות אורגניות מתחת לפני השטח, דבר שמעלה את הסבירות לקיום חיים במעמקיו, בדומה למיקרואורגניזמים מייצרי מתאן שחיים בתנאי קיצון בכדור הארץ.
החללית קאסיני נפרדת משבתאי
שליחינו אל שבתאי: החללית הראשונה שהתקרבה לשבתאי הייתה פיוניר 11, שהגיעה בשנת 1979 למרחק של 20 אלף קילומטר ממנו. בשנת 2004 נכנסה הגשושית קסיני למסלול סביב שבתאי, וחקרה אותו ואת טבעותיו וירחיו. אחרי 13 שנות פעילות סביבו היא נשלחה להישרף באטמוספרה שלו. כמו כן, בסוף 2004 הנחיתה קסיני את גשושית המחקר הויחנס (Huygens) על הירח טיטאן.
נראה לאחרונה ב..: שבתאי נראה בקלות מכדור הארץ כגרם צהבהב, ובעזרת משקפת או טלסקופ אפשר לזהות גם את טבעותיו.
נר שביעי: אורנוס
אורנוס (אורון בעברית) הוא כוכב הלכת השביעי במרחקו מהשמש. הקפה מלאה של אורנוס סביב השמש נמשכת כ-84 שנים במסלול אליפטי במקצת, ומרחקו ממנה הוא פי 20-18 מהמרחק של כדור הארץ מהשמש. הרדיוס שלו הוא כ-25 אלף קילומטר, בערך פי ארבעה מרדיוס כדור הארץ, והמסה שלו גדולה פי 14.5 מזאת של כדור הארץ. כוח המשיכה שעל פניו קטן פי 1.1 מזה של כדור הארץ. כלומר, אם האסטרונאוט שלנו, המדלג להנאתו בין כוכבי הלכת, היה יכול לעמוד על פני אורנוס ולהישקל, מחוג המאזניים היה מצביע על כ-72 קילוגרם.
זמן הסיבוב של אורנוס סביב עצמו הוא כ-17 שעות. בדומה לנוגה ובניגוד לכדור הארץ ולשאר כוכבי הלכת במערכת השמש, אורנוס חג סביב עצמו ממזרח למערב. ציר הסיבוב של אורנוס נוטה בכ-98 מעלות לעומת המישור שבו הוא מקיף את השמש, כלומר הוא מסתובב סביב עצמו כמעט במאונך לתנועתו סביב השמש. כתוצאה מכך כל קוטב באורנוס נשאר מואר או חשוך לסירוגין למשך חצי מזמן ההקפה שלו סביב השמש, כלומר יותר מארבעים שנה בכל פעם.
אורנוס הוא ענק קרח – תת-קטגוריה של ענקים גזיים קטנים יחסית. הוא מורכב מליבה סלעית קטנה, המכוסה בשכבת קרח עבה שמעליה אטמוספרה המורכבת בעיקר ממימן ומהליום. חלקיקי מתאן באטמוספרה מעניקים לו גוון כחלחל-ירקרק חיוור. הטמפרטורה הממוצעת על פניו, בלחץ אטמוספרי שמקביל ללחץ בגובה פני הים בכדור הארץ היא כ-195 מעלות צלזיוס מתחת לאפס.
לאורנוס 27 ירחים, שנקראים על שם דמויות ממחזות של שייקספיר ואלכסנדר פופ. בנוסף מקיפות אותו 13 טבעות דקות של אבק וסלעים.
אורנוס הוא כוכב הלכת הראשון שזוהה בעידן המודרני, לאחר המצאת הטלסקופ. ב-13 במרץ 1781 גילה אותו האסטרונום ויליאם הרשל (Herschel), שחשב תחילה שמדובר בכוכב שביט. אסטרונומים אחרים גילו בעקבותיו שהגוף השמימי החדש נע במסלול כמעט מעגלי סביב השמש ואין לו שובל אופייני של שביטים, ואורנוס הוכר ככוכב לכת. צופים מוקדמים יותר באורנוס סיווגו אותו בטעות ככוכב.
שליחינו אל אורנוס: החללית היחידה שחלפה ליד אורנוס הייתה וויאג'ר 2 של נאס"א, שעברה בינואר 1986 במרחק של 81.5 אלף קילומטר מכוכב הלכת. החללית חקרה את המבנה וההרכב הכימי של האטמוספרה של אורנוס, את ירחיו ואת טבעותיו, וגילתה עשרה ירחים חדשים ושתי טבעות נוספות. למרות כמה הצעות למשימות חדשות לחקר אורנוס, נכון להיום אין אף משימה מאושרת אליו, והמחקר מתמקד בתצפיות מרחוק.
נראה לאחרונה ב..: אורו של אורנוס חיוור מאוד עבור הצופים בו מכדור הארץ, אך אם מתאמצים יכולים לזהות אותו בלילה חשוך גם בעין בלתי-מזוינת. בתנאים פחות אידיאליים אפשר לראות אותו במשקפת חזקה או בטלסקופ.
נר שמיני: נפטון
נפטון (רהב בעברית) הוא כוכב הלכת השמיני והרחוק ביותר מהשמש. הקפה מלאה של נפטון סביב השמש נמשכת כ-165 שנים במסלול כמעט מעגלי, ומרחקו ממנה גדול פי 30 מהמרחק של כדור הארץ מהשמש. הרדיוס שלו דומה לזה של אורנוס, כ-25 אלף קילומטר, וגדול כמעט פי ארבעה מזה של כדור הארץ. המסה שלו גדולה פי 17 וכוח המשיכה שלו גדול פי 1.2 מאלה של כדור הארץ. כלומר אילו האסטרונאוט היה יכול לעמוד על פני נפטון ולהישקל, מחוג המאזניים היה מצביע על כ-91 קילוגרם. זמן הסיבוב העצמי שלו הוא כ-16 שעות.
בדומה לאורנוס, גם נפטון הוא ענק קרח – ענק גזי קטן יחסית – וגם לו יש ליבה סלעית המכוסה שכבת קרח עבה, ומעליה אטמוספרה שמורכבת בעיקר ממימן ומהליום. חלקיקי מתאן באטמוספרה של נפטון מעניקים לו גוון כחלחל. לנפטון 14 ירחים וטבעות דקות, שעשויות מחלקיקי קרח ואבק.
נפטון התגלה רק אחרי שחישובים תיאורטיים חזו את קיומו ואת מקומו: לאחר גילוי כוכב הלכת אורנוס התגלו סטיות במסלולו החזוי. אחד ההסברים שעלו היה שקיים כוכב לכת נוסף, שמשפיע על תנועתו של אורנוס. בשנות ה-40 של המאה ה-19 חישבו האסטרונומים ג'ון קוץ' אדמס (Adams) ואורבן לה-ורייה (Le Verrier), באופן בלתי-תלוי, את המקום המשוער של מסלולו של כוכב הלכת הנוסף. לבסוף זיהה האסטרונום יוהן גאלה (Galle) את נפטון בתצפית שעשה במצפה הכוכבים של ברלין ב-23 בספטמבר 1846, במרחק של מעלה אחת בלבד מתחזיתו של לה-ורייה ו-12 מעלות מתחזיתו של אדמס.
שליחינו אל נפטון: בדומה לאורנוס, גם את נפטון חקרה גשושית אחת בלבד – וויאג'ר 2, שחלפה במרחק של כ-4,800 קילומטר בלבד מנפטון ב-25 באוגוסט 1989. החללית חקרה את האטמוספרה והמגנטוספרה של כוכב הלכת, את ירחיו ואת טבעותיו. בין השאר גילתה וויאג'ר 2 את הכתם האפל הגדול – סופה גדולה שנראית ככתם כהה באטמוספרה של נפטון – ואת קיומם של גייזרים על הירח טריטון. קיימות כמה הצעות למשימות חדשות לחקר נפטון, אך נכון להיום אין שום משימה מאושרת חדשה, והמחקר מתמקד בתצפיות מרחוק.
נראה לאחרונה ב..: אי אפשר לצפות בנפטון בלי טלסקופ.
רבים מגרמי השמיים שהכרנו כאן קיבלו את שמותיהם מהמיתולוגיה היוונית והרומית. אך אין זה אומר שלא נוכל לחגוג את חג החנוכה לאורם. ביקרנו בשמונת כוכבי הלכת בחנוכיית מערכת השמש שלנו, הסובבים סביב המאור הגדול בתפקיד השַׁמָּשׁ, וכאן תם סיור החנוכיות בחלל. חנוכה שמח!
ד"ר נעמה חלקון, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
